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第21章 视频信息处理技术(3)

VideoBlaster视频卡属于前述的视频采集卡,其硬件结构框图如图55所示,视频信号输入(可选三路输入中的任一路)经A/D变换器TDA8708转换为数字信号,再由解码器SAA9051形成YUV信号加到窗口控制器82C9001A上。

窗口控制器82C9001A是该视频卡的核心,其功能强大,主要表现在以下三个方面:

①将SAA9051解码器送来的YUV信号和同步信号进行处理,并将处理后的信号送往帧缓冲存储器VRAM;

②与微机AT总线相连接,可以通过82C9001A实现微机对帧缓存VRAM的读写;

③实现与VGA卡的接口,接收由VGA卡送来的数据和同步信号,完成对VGA卡信号的显示和叠加。

除此之外,VideoBlaster视频卡还包括帧缓存、D/A变换、YUV到RGB的转换和模拟开关等硬件,这些硬件的功能很易理解。

总之,VideoBlaster视频卡可以捕获输入的视频信号并进行显示,可显示VGA卡上的信号,也可对两者进行叠加并显示。

2.VideoBlaster视频卡支持软件

首先,必须明确VideoBlaster视频卡是插在微机上的一块电路板,是其设计者针对IBMPC机设计的,因此,它必须对PC机硬件、软件系统有一些基本要求。

1)系统环境需求

使用VideoBlaster视频卡需要如下的系统:

①IBM或兼容的486以上的PC机;

②配有VGA卡;

③操作系统必须有DOS3.0以上或Windows3.0以上版本。

任何视频卡,当然也包括VideoBlaster视频卡,产品的研制者除了研制视频卡硬件电路板提供给用户之外,还必须研制与视频卡配套使用的软件。只有在这些软件的支持下,才能更好地发挥视频卡的效能,达到用户不同的目的。

VideoBlaster视频卡软件可运行于DOS和Windows环境下,通过运行前对视频源进行设置来实现。下面只对Windows环境下的软件进行最简单的说明。

2)Windows平台下的应用程序

在Windows环境下,VideoBlaster视频卡的应用程序如下:

①VIDEOKIT.EXE;

②VBSOUND.EXE;

③VBSETUP.EXE。

VIDEOKIT应用程序可实现在计算机的监视器上收看电视图像。在菜单提示下,操作者可以调节图像的亮度、饱和度、对比度,以及红、绿、蓝色的成分。

在菜单提示下,可以冻结或捕获某一帧图像,并可用选择不同的文件格式来存放图像。可以定义显示窗口的大小,并且能够利用屏蔽色度和亮度产生某些特殊效果。

VBSOUND程序运行时,利用菜单提示可控制话筒或线路输入的音量,实现左、右声道的控制以及VideoBlaster视频卡两个内部音频输入的控制。

VBSETUP是VideoBlaster视频卡的初始设置软件,用于在菜单提示下对视频源信息设置隐含值,例如,设置彩色标准是NTSC还是PAL,选择第几个(0,1或2)视频输入,视频为逐行扫描还是隔行扫描等。

总之,在Windows平台下,VideoBlaster视频卡的应用程序为用户提供了一些基本的简单视频(包括声音)的应用。利用它,用户可以收看视频图像并听到声音,同时,也可以捕获图像并存入硬盘中。使用者利用VideoBlaster使用说明书,在菜单提示下很容易实现这些简单的应用。

3)VideoBlaster视频开发工具

VideoBlaster视频开发工具是为二次开发人员利用VideoBlaster开发软件而提供的。目前,有三个开发VideoBlaster的软件平台:

①DOS环境下,使用DOS下常驻的驱动程序VBLSTDRV.COM;

②Windows环境下,使用PCVIDEO.DLL动态链接库;

③Windows媒体控制接口(MCI)下,使用MCIVBLST.DRVMCI覆盖驱动程序。

下面只就VideoBlaster视频编程基础知识作一简要说明,作为多媒体软件开发的基础。

(1)VideoBlaster视频卡的数据流向

了解视频卡的数据流向十分重要,它有助于人们理解视频卡的工作,而且对于编制程序进行二次开发也是很有用的。VideoBlaster视频卡的数据流向如图56所示。

图56VideoBlaster视频卡的数据流向图由图56可以看到,三个视频输入信号由视频源进行选择,被选中的视频信号经数字化进入输入控制,在其中可进行冻结、依据窗口的大小进行剪裁、按比例绘制等处理;而后,视频数据以YUV格式存放于视频缓冲区中;再把视频缓冲区中的视频数据加到显示叠加器上,与来自VGA显示卡的信号进行叠加,通过剪裁窗口的调节和色键的设置实现各种叠加功能,通过显示控制可以选择显示区域的大小及对显示图像的漫游等;最后,经过对颜色的控制,调节亮度、色度、饱和度等形成要显示的信号,加到显示器上。

(2)WindowsDLL编程接口

动态链接库PCVIDIEO.DLL是为Windows平台下VideoBlaster编程提供的。该动态库为人们提供了大量的函数。这些函数功能强,在编程时可随时调用,使用起来很方便。在用户进行二次开发时,通过高级语言编程并调用这些函数,可以比较容易地实现二次开发的要求。

5.4非线性编辑系统

非线性编辑(NES:NonlinearEditingSystem)是能够对视频、音频信号进行采集、重放、处理和编辑的计算机系统。非线性编辑是相对于线性编辑而言的,非线性编辑是直接从计算机的硬盘中以帧或文件的方式迅速、准确地存取素材,进行编辑的方式。它是以计算机为平台的专用设备,可以实现多种传统电视制作设备的功能。编辑时,素材的长短和顺序可以不按照制作的长短和顺序的先后进行。对素材可以随意地改变顺序,随意地缩短或加长某一段。

5.4.1非线性编辑系统的构成及工作流程

非线性编辑系统由一系列的硬件和软件组成,非线性编辑系统是随多媒体技术的飞速发展而产生的。它以计算机为平台,配以专用的板卡和大容量的高速硬盘,利用相应的软件控制完成视频、音频的制作。非线性编辑系统包括硬件部分和软件部分,其构成及工作流程如图57所示。

可由计算机、视频卡、声卡、高速AV硬盘、专用板卡以及外围设备构成;还可带有SDI标准数字接口以及1394接口,以保证数字视频输入、输出的质量。对非线性编辑系统的硬件设备选择方案较多,只要能保证视频、音频信号损失少,并能有较高的工作效率均可选择。但AV硬盘一定要高速的(7200转以上)。

2)软件部分

可由非线性编辑软件、二维动画软件(如AnimatorStudio)、三维动画软件(如3DSMAX)、图像处理软件(如Photoshop)、三维字幕处理软件(如Cool3D)、音频处理软件(如SoundForge、WaveStudio)等构成。非线性编辑软件国内主要选择PREMIERE软件,该软件具有使用方便、易学、功能强大等特点,对很多视频卡具有较好的技术支持。

5.4.2非线性编辑系统的特点

1.非线性编辑系统的优势

1)高质量的图像信号

传统的编辑方式存在一个棘手的问题,即母带的磨损和“翻版”,素材在检索过程中反复搜索,录像带和磁鼓之间的磨损较大,而且在制作过程中,视频信号经过特技台、字幕机等设备后,信号质量有一定的衰减,导致图像质量不高。而非线性编辑的素材是以数字信号的形式存入到计算机硬盘中的,采集的时候,一般用分量采入,或用SDI(SerialDigitalInterface数字串行接口)采入,信号基本上没有衰减。

非线性编辑的素材采集采用的是数字压缩技术,采用不同的压缩比,可以得到相应不同质量的图像信号,即图像信号的质量是可以控制的。

2)强大的制作功能

一套非线性编辑的功能往往集录制、编辑特技、字幕、动画等多种功能于一身,而且可以不按照时间顺序编辑,它可以非常方便地对素材进行预览、查找、定位、设置出点和入点;具有丰富的特技功能。可以充分发挥编辑人员的创造力和想像力。编辑节目的精度高,可以做到正负0帧。便于节目内容的交换与交流,任何一台计算机中TAG、BMP、FLC、JPC、WAV等格式的文件,都可以在非线性编辑系统中调出使用。一般非线性编辑系统都提供复合、YUV分量、SVHS、DV、SDI数字输入输出接口,可以兼容各种视频、音频设备,也便于输出录制成各种格式的资料。多类型素材实时混编及输出技术,可直接编辑的文件类型包括N制及P制的DVAVI、无损AVI、无压缩AVI、高清AVI、MPEG1、MPEG2、MPEG2TS流、MOV、MP3音频、TGA、IFF等图像序列。在兼容HDV设备的同时,与DV、DVCAM、ProfessionalDV及便携式DV设备连接使用也可获得最佳的图像编辑效果,远非普通的1394采集卡所能比拟。通过各种编解码技术,也可以在毫无质量损失的情况下,将高清素材实时下变换到标清,或者将标清素材实时上变换到高清,使新、老设备完美兼容。

3)可靠性高、拓展方便

由于非线性编辑集多种功能于一身,在实际使用时,就大大减少了传统的编辑系统的连线,使故障率大大降低,工作可靠性大大提高。随着网络技术的不断发展,电视台内部的网络连接已经广泛应用,网上传送节目、审片、网上编辑等技术已经日趋成熟。非线性编辑系统的应用,对于扩展网上的应用来说,前景非常广阔。

2.非线性编辑系统的不足

①存储介质硬盘价格贵,数字压缩低时需更多硬盘空间,压缩高时图像质量会下降。

②特技生成不实时,需处理运算后才能看到生成效果,影响编导情绪。

③前期摄像仍需用磁带,使得非编设备仍未摆脱磁带录像机。

④机器性能还不够稳定,会有死机现象,造成工作数据丢失。

⑤缺少全方位复合人才,制作人员的制作能力、美学修养、计算机水平、多媒体操作全面均衡发展不够,多是专于某一方面,在一定程度上限制了非线性编辑系统的普及。

5.4.3非线性编辑系统的工作过程

1.素材采集

在使用非线性编辑系统编辑节目之前的首要任务就是采集素材,其实这一环节也是节目制作的预编过程和素材的浏览过程。因为外拍的素材,不是全部都符合节目的要求,如果把大量多余的素材采集到硬盘,就会占据大量的硬盘空间,影响制作人员对素材的阅读速度和计算机运行速度。所以,在采集素材时,必须注意以下几点。

1)提高素材的存储速度

素材文件尽可能保存在SCSI硬盘上,因为SCSI硬盘的储存速度比IDE硬盘快,并且ScratchDisks中的Temp/CapturedMovies、VideoPreviewTemps和AudioPreviewTemps所设置的硬盘区与文件保存的硬盘区最好也保持一致,如ScratchDisks中所设置项目都是E盘,那么,素材文件最好存储在E盘上,这样也可以提高素材的存储速度。

2)选择接口

在输入设备中,应尽量使用数字接口,如QSDI接口、CSDI接口、SDI接口、DV接口。如果放像机或非线性编辑系统没有数字接口,可使用分量信号接口、SVideo接口或复合信号接口。

3)选择压缩方式和压缩比例

对于同一种压缩方式来说,压缩比越小图像质量越高,但占用的存储空间相应就越大。所以,可以根据节目内容、性质选择适当的压缩比例。如制作几分钟的MTV或几十秒的节目片头,这类内容制作素材少,但质量要求比较高,可以选择低压缩或不压缩。

2.节目编辑

1)素材输入

素材是Premiere制作节目的最基本元素,其输入的文件格式可以是AVI、WAV、MPEG等20多种。当Premiere引入一个素材文件时,并不是把文件拷贝到Premiere的项目下,而是将项目窗口中的文件与外部存储的文件链接。这样,在引入素材时,可节省大量空间。如果引入素材文件后,又删除或更改源文件,则破坏了Project文件与源文件的链接关系。如果把源文件移到其他硬盘区,一样也会破坏这种链接关系,从而导致Project文件不能正常播放。

2)编辑定位

在确定编辑点时,非线性编辑系统最大的优点是可以实时定位,既可以手动操作进行粗略定位,也可以使用时码精确定位编辑点。确定编辑点就是设置入点和出点,并且设置好出、入点的片段可以反复被引用。

3)音频编辑

声音对于电视节目是一个不可缺少的部分,而音频剪辑与视频剪辑方法基本上一样,可以使用Timeline窗口中的各种工具进行剪辑,也可以利用其他音频编辑软件进行剪辑(如ACD、CoolEditPro等)。而声音的输入可以从CD唱片、MIDI文件中录制波形声音,波形声音可以直接在屏幕上显示音量变化,随时调整音量的大小,随时对声音效果进行处理。而使用非线性编辑系统对声音进行编辑的最大优点是它不受音轨数量限制,基于这个特点它可以进行多轨声音合成。

在非线性编辑系统中,录制声音一般都是以不压缩的采样波形文件的形式保存。模数转换的采样频率和采样深度直接影响存储的声音信号的质量和音频素材所占用的磁盘空间。采样频率越高,采样深度越大,录制的声音质量就越好,相应占用的存储空间也越大。目前多数电视台播出时采用单声道的电视伴音信号,一般采样频率为22kHz以上,采样深度16bit即可满足要求。随着对伴音质量要求的提高,部分电视台已过渡到使用立体声音频信号进行部分节目的播出,相应地需要选择CD质量的声音处理方式,即以44.1kHz的频率采样,记录成16bit的立体声信号。

4)素材组合

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